Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Вычислим коэффициент трансформации выходного (КПД трансформатора равен 1):

; (2.14).

Проверим выполнение условие:

мВт > 1,2P₂ = 1,260 = 70 мВт. (2.15)

Условие выполнено, переходим к следующему пункту.

1. Расчет необходимого значения глубины обратной связи.

Основное назначение ОС заключается в уменьшении нелинейных искажений и повышении стабильности коэффициента усилителя. Требования по линейности оказываются, как правило, более жесткими и определяют необходимое значение глубины ОС.

(2.16).

где k_ГF = 0,04 - коэффициент гармоник усилителя с ОС, приведенный в задании параметров.

k_Г = коэффициент гармоник усилителя без ОС, который следует принять равным ориентировочно (2…3)%.

Нелинейные искажения усилителя определяются выходным каскадом, к входу которого приложено наибольшее напряжение сигнала.

1. Определение числа каскадов усилителя и выбор транзисторов предварительных каскадов.

Для расчета общего числа каскадов N усилителя (рис 2.2) следует выбирать транзисторы предварительных каскадов из серии маломощных транзисторов, проверив их только по одному условию – частоте. Подходят все транзисторы p-n-p типа f_h21  (1,5…3)f_В. В каскадах предварительного усиления целесообразно использовать одинаковые транзисторы.

При проектировании входного каскада следует выбирать условия работы, соответствующие малому значению коэффициента шума и, в частности обеспечивать оптимальное для транзистора входного каскада значение сопротивления источника сигнала. Поэтому связь цепи усиления с источником сигнала целесообразно делать трансформаторной (рис. 2.2). коэффициент трансформации входного трансформатора n` выбирается из условия получения оптимального по шумам сопротивления источника сигнала R_{Г1 опт} для транзистора входного каскада.

; (2.17).

Величина R_{Г1 опт} зависит от частотных свойств транзистора (R_{Г1 опт} = 200…500, при f_Т  0,1 ГГц; R_{Г1 опт} = 100…300, при 0,1 f_Т  1 ГГц; R_{Г1 опт} = 50…150, при f_Т  1 ГГц;).

Число предварительных каскадов усиления и типов транзисторов для них определяется следующими двумя критериями:

1. коэффициент усиления без ОС К должен быть достаточным для обеспечения заданного значения К_F при требуемой величине F;

2. транзисторы этих каскадов должны быть достаточно высокочастотными, чтобы выполнялись условия устойчивости (п.6).

Условие (1) выполняется, если

N  1 + lgM/lg(bh₂₁); (2.18).

Где M = n`R_вх(1+R₁/ R_вх)K_FF/[n``R₂(1-R₁/ R_{вх F})h_{21 N}]; (2.19).

b – коэффициент, учитывающий потери в межкаскадных цепях, b = 0,5…0,75; h₂₁ – параметр транзисторов предварительных каскадов, а h_{21 N} – параметр выходного транзистора. Входного сопротивление усилителя без ОС R_вх  h_11,1/(n`)², где h_11,1 = 300…3000 Ом. При согласовании входного сопротивления усилителя с внутренним сопротивлением источника сигнала (R₁ = R_{вх F}).

M = (h_11,1 + R_{Г1 опт})K_FF/(2n`n``R₂h_21N); (2.20).

Для выполнения условия (20) достаточно, чтобы:

; (2.21).

Производим выше приведенные расчеты:

M = (300 + 125)6050/(2 2,5 0,9115061) = 30,53; (2.20).

N  1+lg30,53/lg[0,7537] = 1 + 1  2;  N = 2; (2.18).

; (2.21).

Все условия (2.18 … 2.21) были соблюдены.

Из выражения (2.18) определяем число каскадов, равное двум.

1. Проверка выполнения условий стабильности коэффициента усиления.

Нестабильность коэффициента усиления связана с разбросом параметров элементов и отклонением режима работы активных элементов схемы из–за изменения температуры окружающей среды и напряжения источника питания. Поскольку режимы работы стабилизируются, а разброс номинальных значений пассивных элементов невелик, то основная нестабильность S_F вызывается значительным разбросом коэффициента усиления по току транзисторов в схеме с общим эмиттером h₂₁.

.

Относительная нестабильность коэффициента усиления усилителя с ОС в F раз меньше, чем относительная нестабильность коэффициента усиления усилителя без ОС. Стабильность коэффициента усиления будет л удовлетворять требованиям технического задания, если

; (2.22).

Здесь S_F – результирующая относительная нестабильность коэффициента усиления, выраженная в дБ и соответствующая его изменениям от минимального до максимального значений; F_MS – местной ОС, а если ее нет, то F_MS = 1.

Проверим условие (2.22): F = 50 > 0,75202(lg(70/20) + lg(150/25))/0,5 = 39,67.

Приведем в виде таблицы параметры выбранного транзистора:

Таблица П.2.2.

Транзистор	Pk max, мВт	fh21, МГц	fT, МГц	Uкэ max, В	ik max, мA	tп, 0C	Rпс, 0С/Вт	IКБ0, мкА	Ск, пФ	Rб`Ck, Пс	h21			h21 max/ min
											min		max
КТ363А	150	32,4	1200	15	30	150	0,7	0,5	2	50	20	37	70	3,5

Выбранный транзистор используется в предварительном каскаде усиления.

1. Выбор схемы цепи усиления и расчет по постоянному току.

1. Варианты схем включения каскадов.

Каскады между собой могут быть включены различными способами. Первый из этих способов – это гальваническая связь между каскадами, такой способ имеет ряд достоинств и недостатков. Достоинства заключаются в следующих факторах: экономия тока питания, улучшенная АЧХ, особенно в области нижних частот, и малые габариты, но такому методу включения каскадов присущ один недостаток – напряжения источника питания может не хватить. Выход из такой ситуации может быть следующим – использование разделительных конденсаторов, это в свою очередь приводит к ухудшению АЧХ в области низких частот, соответственно габариты схемы тоже вырастут, не только из-за разделительных конденсаторов, но из-за базового делителя напряжений.

В нашем случае, при трех каскадах усиления и источнике питания Е₀ = -24 В, целесообразно использовать гальваническую связь между каскадами, т.к. источник питания достаточно.

В этой схеме делителем напряжения для последующего каскада служит предыдущий каскад. Все изменения режима предыдущего транзистора вызывают изменения в режимах последующих транзисторов. Поэтому в схеме рис. 3.1 особенна важна стабилизация первого транзистора. Для подачи напряжения на базу первого транзистора использован резистор R_б2.

1. Расчет каскадов усилителя по постоянному току.

При выборе режимов транзисторов каскадов предварительного усиления следует иметь в виду, что предыдущий (S –1) каскад должен обеспечивать требуемый уровень сигнала на входе последующего (S) каскада. Учитывая потери сигнала в межкаскадных цепях, постоянный ток коллектора транзистора (S-1) каскада можно принять:

I_K(S-1)  0,1I_KS; (3.1).

Постоянное напряжение коллектор – эмиттер рекомендуется выбирать, соблюдая неравенство:

U_кэ(S-1)  U_кэS; (3.2).

Рекомендуемые границы выбора режима работы транзисторов предварительных каскадов:

1 мА  I_k  15 мА; 2 В  U_кэ  5 В.

В расчетах полагаем эмиттерный ток равным I_к, пренебрегая током базы ввиду его малости.

При использовании в усилителе кремниевых транзисторов значения напряжений база эмиттер можно принять равными:

U_бэ = (0,5…0,7)В; (3.4)

Таким образом, зададимся величинами токов и напряжений: I_k3 = 16 мА, U_кэ2 = -15 В, U_бэ1…3 = -0,7 В.

I_k1  0,1I_k2; 0,1I_k1 = 0,116 = 1,6 мА; I_k1 = 14 мА; из условия 3.1; U_кэ1 = -3 В;

Составим контурные уравнения по закону напряжений Кирхгофа:

E₀ = U_кэ2 + U_э2; U_э2 = -24 + 15 = -9в.

U_э2 + U_бэ2 = U_э1 + U_кэ1; U_э1 = -9 – 0,7 + 3 = -6,70 в.

U_к1 = E₀ – U_кэ1 – U_э1 = -24 + 9,7 = -14,3 в.

U_б1 = -U_бэ1 - U_э1 + Е₀ = 0,7 + 6,7 – 24 = -16,6 в.

Зная все токи и напряжения, найдем значения сопротивлений резисторов:

R_к1 = U_k1/I_k1 = 14,3/14 = 1021,25 Ом.

R_э1 = U_э1/I_э1 = 6,7/14 =478,6 Ом.

R_э2 = U_э2/I_э2 = 9/14 = 562,5 Ом.

Изобразим схему, показав все напряжения и токи:

Зная все номинальные значения резисторов, приведем их к паспортным данным по ГОСТу, и изобразим их в виде таблицы вместе с токами и напряжениями. И далее по расчетной части будем использовать только резисторы по ГОСТу.

Данные по ГОСТу следует брать по следующим критериям:

R_{Э ГОСТ} = R_Э  5%R_Э;

R_ГОСТ = R  10%R;

Номинальные значения сопротивлений резисторов и сопротивлений конденсаторов, выпускаемых в РФ и за рубежом, стандартизированы в соответствии с МЭК и СЭВ.

Они выбираются из определенных рядов чисел. В РФ из установленных согласно стандарту СЭВ 1076-78 и ГОСТ 10318-74 чаще всего используются ряды Е 6, Е 12, Е 24. Цифры после буквы Е указывают число номинальных значений в каждом десятичном интервале. Приведенные в рядах числа могут быть продолжены путем умножения или деления этих чисел на 10ⁿ, где n – целое число.

Таблица №П.3.2.

Резистор	Единицы измерения	Номинальное значение	ГОСТ	Номинальная мощность, Вт	По ГОСТу
Rk1	Ом	1021,429	10318-74	0,125	1000
RЭ1	Ом	478,5714	10318-74	0,125	470
RЭ2	Ом	562,5	10318-74	0,125	540

Максимальная мощность, которая может выделится на резисторе, выбирается исходя из условий технического задания и мощности сигнала в коллекторной цепи выходного транзистора, так как мощность выделяемая и рассеваемая в виде тепловой энергии на транзисторе никак не может быть больше мощности сигнала в коллекторной цепи. Целесообразно выбрать максимально возможную мощность, выделяемую на резисторе, как можно меньше, потому как, чем больше она, тем больше габариты.

1. Расчет коэффициента усиления и параметров АЧХ.

Целью расчета является определение коэффициента усиления усилителя без ОС (рис. 2.2) для области средних частот К, а так же частот полюсов передаточной функции К – цепи.

Для расчетов необходимо К – цепь разбить на каскады, каждый на которых включает один усилительный элемент и межкаскадные цепи. В рабочем диапазоне частот удобно каскадом усиления (S) считать цепь по рис. 4.1. Для такой цепи коэффициент усиления по напряжению на средних частотах:

(4.1).

Здесь для каскада предварительного усиления:

(4.2) .

Для выходного каскада R_HS  R_HN  R_H (2.13).

Характеристики

Список файлов реферата